新疆能源矿产资源现状、优势、潜力及其配置和供需平衡研究

第一节 资源现状

一、含煤地层及煤层和煤质

新疆含煤地层有中石炭统黑山头组，上二叠统扎河坝组，上三叠统塔里奇克组，下侏罗统八道湾组（哈玛沟组，康苏组）及中侏罗统西山窑组（塔什店组、克孜勒努尔组、阳霞组、杨叶组）、八道湾组、西山窑组为主要含煤地层，遍布全疆各煤盆地。塔里奇克组为次要含煤地层，主要分布在库拜煤田。黑山头组，扎河坝组出露在阿勒泰地区吉木乃—富蕴县一带，为局部含煤地层，但煤质变质程度高，黑山头组属贫煤—无烟煤阶段，扎河坝组属瘦煤—焦煤阶段。

八道湾组和西山窑组分布于区内各煤田，分布广、面积大。八道湾组在和什托洛盖煤田含可采煤层3～7 层，可采总厚4.07～13.8米；准东煤田含可采煤层8层，总厚25 米；准南煤田含可采煤层5～25 层，总厚9～48.5 米；吐—哈煤田含可采煤层1～18层，总厚6～31.2米，伊犁煤田含可采煤层4～7层，总厚9～48.5米；塔什店煤田（哈玛沟组）含可采煤层5～8 层，总厚8～10.9米；库拜煤田含可采煤层1～5层，总厚0.8～9.03米。

本组煤种较齐全，以长焰煤、不粘煤、气煤为主，肥煤、焦煤、瘦煤次之。

西山窑组在和什托洛盖煤田含可采煤层12～16 层，总厚8～25.1米；准东煤田含可采煤层2～14 层，总厚5.97～76 米；准南煤田含可采煤层3～55 层，总厚8.8～134.7 米；吐—哈煤田含可采煤层3～25米，总厚14.73～85.75米；伊犁煤田含可采煤层3～12层，总厚8～25.1 米；塔什店煤田含可采煤层6～13 层，平均总厚11米，库拜煤田含可采煤层11层，平均总厚11.88米；

本组煤种以低灰、低硫长焰煤、不粘煤、气煤和贫煤为主，局部为瘦煤、焦煤和肥煤。

塔里奇克组主要分布在库拜煤田，含可采煤层1～13层，可采总厚1～33.7米，为低灰、低硫、肥煤和瘦煤。

二、资源储量

（一）查明资源储量

新疆煤炭资源储量丰富，截至2005 年底，累计查明资源储量1023.04亿吨，其中基础储量133.79 亿吨，资源量889.25 亿吨，约占全国煤炭资源10%，在全国各省区中排第4位。

在已查明储量中，长焰煤、不粘煤和弱粘煤为主，约占已查明储量的91%，其次为气煤、肥煤和焦煤约占8%，高变质的瘦煤、贫煤和无烟煤储量很少。

2005年全区上储量表的煤产地 319 处，其中，大型矿区45处，中型15处，小型259处。

查明储量中大于100亿吨的煤田有4 个，即：准南煤田西段、准东窑头泉、大南湖和沙尔湖。

50～100吨的煤田7 个：乌鲁木齐煤田、吐鲁番七泉湖煤田、艾丁湖煤田、克尔碱煤田、阜康三工河煤田、和什托洛盖煤田、三道岭煤田。

5亿～10亿吨煤矿区6个：乌鲁木齐芦草沟矿区、铁厂沟矿区、艾维尔沟矿区、库仑铁布克矿区、俄霍布拉克矿区、伊北煤矿区。

（二）保有资源储量

截至2005年底，新疆煤炭保有资源储量1008.2 亿吨，其中，储量55.29亿吨，基础储量122.39亿吨，资源量885.82 亿吨，各煤田保有储量详见表4-3-1。

表4-3-1 2003年新疆主要煤田保有储量表 单位：亿吨

从表4-3-1 可知，保有储量最多的是吐哈煤田（45.9%），其次是准南煤田（28.61%），两处合计与全区煤炭储量的74.51%，如果再加上准东煤田（13.84%），达到88.35%。三处煤田集中了全区煤炭储量的88.35%，可见新疆煤炭资源储量的高度集中。

保有储量中，主要煤炭种类是长焰煤占71.74%，其次是不粘煤占18%，气煤6.5%，这3种煤占了总量的96.2%，剩余的其他煤种总共才占3.8%，其中肥煤0.69%、焦煤0.68%，详见表4-3-2。

表4-3-2 2005年新疆保有储量各煤种比例表

（三）煤炭资源地域分布

新疆煤炭资源分布广泛，全疆14 个地（州、市）中有13 个都有煤的分布，只有博尔塔拉州为无煤区。但储量十分集中，天山及其南北坡煤丰，南、北边远地区煤贫，和田、喀什、克孜勒苏州和阿勒泰地区缺煤。哈密地区、乌鲁木齐、吐鲁番地区、昌吉州、塔城地区、伊犁地区和阿克苏地区共占全区保有储量的98.30%，其中哈密大南湖煤田查明保有储量为143.81 亿吨，沙尔湖煤田224.57亿吨，准南煤田西段157.5 亿吨，奇台窝头泉煤田132.68亿吨，都是百亿吨以上的特大煤田。而南疆的和田、喀什和克孜勒苏州三地州只有全区煤炭保有储量的0.15%，阿勒泰也只有全区保有储量的0.05%，详见表4-3-3。

表4-3-3 2005年新疆煤炭资源保有储量地域分布表 单位：万吨

第二节 开发利用现状

新疆煤炭开发利用长期处于稳定增长状态，从1995 年的煤炭生产量2545.2 万吨，发展到2005 年的3942.29 万吨。而经过产业结构调整，淘汰9 万吨/年以下矿井，矿山企业逐年减少，从1995 年的973 个矿山企业，减少到2005 年的586 个，详见表4-3-4。

表4-3-4 新疆煤炭资源开发利用情况一览表

煤炭是自治区固体矿石产量最多的矿种，2005 年生产煤炭3942.29万吨，占全区固体矿石产量45.51%；实现工业产值26.93亿元.煤炭产品13 种，有焦煤、1/3 焦煤、肥煤、气煤、瘦煤、贫煤、弱粘煤、不粘煤、长焰煤、风化煤、未分牌号煤等。

自治区3个国有重点煤矿：乌鲁木齐矿务局、哈密矿务局、艾维尔沟煤矿，2003 年分别生产原煤 412.48 万吨、382.8 万吨、97.94 万吨。总产量为 893.22 万吨，占自治区原煤产量的31.56%，再加上其他国有煤矿，共计生产原煤1364.36 万吨，占到全区原煤产量的48.21%。

2003年原煤生产主要集中在乌鲁木齐、昌吉、哈密、塔城、阿克苏、伊犁、吐鲁番8 个地（州、市）煤炭产量占全区原煤产量的96.8%。其中，原煤产量在500 万吨以上的有乌鲁木齐市、昌吉州；300～500 万吨的有哈密、塔城、阿克苏地区，100 万～300万吨的有伊犁州直属，详见表4-3-5。

表4-3-5 2003年各地（州、市）原煤开发利用情况表

第三节 资源优势及开发潜力与发展前景

一、资源优势

（1）煤炭是新疆的优势资源，储量丰富、远景可观、开发潜力大、发展前景广阔。已查明保有储量1008.2 亿吨，居全国各省（区、市）第4位，2000米以浅煤炭资源预测量18182.3 亿吨，占全国资源预测量的40.5%，居全国各省区之首。准噶尔煤盆地煤炭资源量7600亿吨，吐哈煤盆地资源量5100亿吨，都属世界级资源量5000亿吨以上的10个大型煤盆地之列。

（2）煤炭种类齐全，配套程度高，有褐煤、长焰煤、不粘煤、中粘煤、不粘煤、气煤、肥煤、焦煤、瘦煤、贫煤、无烟煤。以中灰—特低灰、低硫—特低硫、低磷—特低磷的长焰煤，不粘煤和弱粘煤为主，其次为中变质的气煤、肥煤和焦煤。高变质的瘦煤、贫煤和无烟煤少。

中灰—特低灰、低硫—特低硫、低磷—特低磷是优良煤质、浅变质煤是煤炭液化和地下气化，实施煤炭洁净技术的理想煤质。

（3）大型煤田多，储量集中，有利于大规模开发利用，如哈密的煤换电工程，就是依托大南湖大型煤田而建设的。

（4）煤层多，煤层稳定，煤层厚度大，几个主要煤田的煤层总厚度一般都有几十米，100米，最大的可到182.24米。

（5）地质构造简单，地质变动小，煤层产状平缓，有利开发利用。

（6）水文地质条件和工程地质条件相对比较简单。

（7）煤炭资源集中分布于兰新、北疆、南疆三条铁路沿线，交通方便，经济比较发达，外部建设条件好。

二、开发潜力及发展前景

新疆是全国煤炭资源最丰富的省区，远景储量居全国第1 位。煤种齐全，配套性好，开发潜力大，发展前景好。

（一）准东煤田

主要含煤岩组是中侏罗统西山窑组，煤层数多，煤层厚度大，煤层间距小，煤层属稳定—较稳定型。煤层结构较简单，产状较缓，埋藏浅。煤质较好，低灰—特低灰，低磷—特低磷，高发热量，是良好的动力、化工和民用煤。预测资源量3747.6亿吨。

其中探明保有资源储量达13.84 亿吨。区内交通方便地形平坦，易于开发。

（二）准南煤田

区内煤炭资源丰富，有侏罗系下统八道湾组和中侏罗统西山窑组两个含煤组，煤层多，厚度大较稳定，结构较简单，层间距小，保有资源储量达274.30亿吨，预测资源量1831.45亿吨。

煤质较多，煤种齐全，配套性好。这一地区又是新疆工农业，经济较发达地区，交通方便陆路交通四通八达，煤炭开发利用前景广阔，尤其是今后环保型洁净煤开发的优选基地。

（三）和什托洛盖煤田

该煤田范围内，是新疆北部地区煤炭的主产区，含煤地层为下侏罗统八道湾组和中统西山窑组，其中已查明资源储量60.54 亿吨，预测资源量1019.43亿吨。是塔城、克拉玛依、阿勒泰等地煤炭供应基地。开发以民用和动力为主。

（四）吐哈煤田

煤炭丰富，探明储量较多，含煤以侏罗系下统八道湾级和中统西山窑组为主，煤层多，厚度大而稳定，结构较简单，探明保有资源储量440.16亿吨，预测资源量为5305亿吨。

煤质较好，低灰，低硫、低磷，高发热量。煤层埋藏浅，易采，交通方便，是新疆进入内地的门户，为以后环保型洁净煤的良好开发基地。

（五）伊犁煤田

煤层多，厚度大，储量丰富，含煤地层为侏罗系中—下统水西沟群的上、下两个含煤段，保有资源储量23.24亿吨。预测远景资源量4773亿吨。

煤层煤质较好，低灰、低硫、低磷，高发热量，属优质动力、民用煤更适宜开发环保型洁净煤。

伊宁地区与哈萨克斯坦相邻，在煤炭开发上除满足本地区工农业的需求外还可西出国境走向国际市场。开发利用前景看好。

（六）库拜煤田

区内煤炭资源较丰富，已探明保有储量16.37亿吨，预测远景资源量358.7亿吨。

煤质好，煤种较全，低灰、低硫、高发热量，有气、肥、焦瘦等各种煤类型，最适宜做炼焦及动力、化工、民用等多种用途，区内交通便利，煤炭开发利用前景较好。

（七）焉耆煤田

该区内亦有较多的预测远景资源量达594.1亿吨，保有资源量为8.36万吨。属低灰特低硫，高发热量煤，煤种以长焰煤、气煤为主。

煤田含煤岩系为侏罗系中—下统水西沟群的上、下两个含煤段，煤层多，煤层厚度较薄，可采层数较少。

该煤田位于新兴石油工业城库尔勒市的北侧，具有交通便利的优势，是开发环保型洁净煤的有利地区。

（八）其他煤田

除了以上7处主要煤田外，在南疆的塔里木盆地西缘和南缘还分布有一些构造盆地型的聚煤小盆地，如乌恰县托云盆地，阿克陶—叶城零星小盆地，和田地区的杜瓦—布雅盆地和甫鲁—吾鲁克赛、且末—若羌县江格沙依—艾西山间小盆地等。但这些小盆地成煤环境差，煤层少，极不稳定，含煤程度很低均属缺煤地区，可采煤量很小，形不成规模，是煤炭开发利用困难地区，新疆各地区煤田预测储量，详见表4-3-6、表4-3-7。

表4-3-6 新疆各地（州、市）煤炭资源预测资源量表 单位：亿吨

表4-3-7 新疆各煤田（煤矿区）预测储量表 单位：亿吨

第四节 煤炭供需形势与资源配置

一、供需形势

近年来由于石油价格上涨，带动了煤炭需求的增长，2001 年世界产煤45.64亿吨，比上年增长0.31 亿吨。2001 年我国原煤产量11.06 亿吨，从国外进口原煤249 万吨，出口原煤9012 万吨，原煤消费量为12.62亿吨，保持了煤炭的产需平衡。

新疆是我国原煤生产的重要省区之一，排名在第10 位上下。原煤产量以3.5%的增长率稳定增长。2003 年生产原煤3482.9 万吨，工业产值278632.0万元，其中，区内销售2884.9 万吨，调出自治区235.2万吨。消费量3129.7万吨，从区外购进235.2 万吨，进口0.4万吨，保持了产需平衡。

（一）煤炭需求情况

我区煤炭需求主要是火力发电煤消费量大，其次是民用煤和一般工业用煤。后者消费量波动不大，而前者常常是一个地区煤炭消费量增减的主要因素，下面是各地主要火力发电装备的用煤增长情况，详见表4-3-8。

表4-3-8 火力发电用煤增长情况表

（二）自治区煤炭消费量与产量预测

根据多年来我区煤炭产需平衡的状况，这里只对煤炭的产量作了预测，同时对各时段的煤炭储量需求也进行了预测。

2003年新疆煤炭产量3482.9 万吨，以此为基数，以自治区人民政府第十个五年计划中煤炭增长指标6.7%测算，对煤炭储量的需求，以可采系数0.4测算。

（三）各地区煤炭产量预测

各地区煤炭产量预测，采用6.7%的增长率与可预见用煤增长量相结合的方法进行预测。

二、煤炭资源配置

依据上述煤炭产量预测结果，以2003 年矿产储量表中的煤炭基础储量为依据进行配置，以减量法计算剩余储量和保证年限。

（一）自治区煤炭资源配置

自治区“十一五”和“十二五”3个时段的煤炭预测产量分别是：19633.4万吨、27176.4 万吨；对煤炭储量的需求量分别是49084万吨、67941万吨。以此进行资源配置后，还有剩余煤炭基础储量867747万吨，资源量8816310万吨，详见表4-3-9。

表4-3-9 新疆煤炭资源配置表

剩余基础储量还能保证2015 年之后有140 年的服务年限，剩余资源量的保证年限更长。这说明新疆煤炭资源储量丰富，可持续发展潜力大。

（二）各地区煤炭资源配置

全区12个产煤地区，煤炭资源丰、缺不均，相差悬殊，但都能保证“十一五”和“十二五”期间煤炭生产正常增长的配置需求，详见表4-3-10，如果要有重要煤炭建设项目，则应视各地的剩余储量多少进行配置。

根据各地保证“十一五”和“十二五”煤炭储量配置后，剩余储量的多少，以2015年的煤炭预测产量为基数，在不考虑增长因素的情况下，测算了2015 年之后保有煤炭储量（不含资源量）对生产保证年限，其结果以吐鲁番地区最长，为166年，和田地区最短，为17年，这大致说明了各地煤炭资源的丰、缺程度，更表明了各地区保有基础储量和生产规模的适应情况，详见表4-3-11。保证年限短的应加强地质勘查工作，提升煤炭资源量的级别，以保证有足够的煤炭基础储量，满足煤炭生产对资源的需求，或加强普查找矿，发现新的煤炭资源。保证年限长的、开发潜力大、发展前景好，应加大开发力度，积极推进资源优势向经济优势的转换。

表4-3-10 各地区煤炭资源配置表 单位：万吨

续表

续表

表4-3-11 2015年资源量各地区煤炭剩余资源储量表 单位：万吨

三、煤层气资源

（一）资源现状

煤层气是一种非常规天然气资源，是一种高效洁净资源，开发利用煤层气资源不仅改善我国能源结构，改善能源状况，而且能从根本上防止煤矿瓦斯事故，改善煤矿安全条件。我国煤层气甲烷含量大于等于4立方米/吨，据预测，全国埋深2000米以浅的煤层气总资源量为14.34 万亿立方米。新疆煤层气资源2202 亿立方米，居全国第11位。

煤层气在煤层中的储存状态，可分3种形式即吸附气、游离气和溶解气。吸附气是其最主要的存储状态，约占煤层气总量的80%以上，其次为游离气，而溶解气只占煤层气总量的1%左右。

煤层气含气性一般用含气量，甲烷浓度，资源丰度和含气饱和度加以评价。全国平均含气量介于4.0～27.1 立方米/吨之间，平均9.76 立方米/吨，煤层平均甲烷浓度 83.3%～97.0%，平均90.6%，资源丰度为0.06～8.77亿立方米/平方千米，平均为1.15亿立方米/平方千米，含气饱和度平均为45%。

煤储层物性参数主要包括孔隙率、渗透性、吸附—解吸性能和储层压力等。这些特征直接控制煤储层的含气性，影响煤储层渗透性能和煤层气的开采潜力。

新疆主要煤田和煤矿区，主要由侏罗纪的低—中变质阶段烟煤为主，总含气量较低。

（二）煤层气资源勘查开发前景

煤层气资源在全国来说都还处于起步阶段，不管是对资源的研究程度还是矿区的工程程度都很低，还需要做大量基础地质勘查工作后，才能对煤层气的开发利用前景作出全国客观的评价。

对我们新疆来说，煤层气资源的勘查研究程度同样也是很低的，所以要想作好新疆煤层气资源的开发工作，首先就要加强煤层气的基础地质研究工作，深入研究煤层气的控气地质因素，选择较有利的生、储聚气区开展煤层气的资源评价，重点对煤储层特征、渗透率、含气量及其开发利用前景进行分析评价，开展低渗透率煤储层煤层气的开发工艺研究，选择最有利地段，做煤层气地面开采的试验研究工作，取得经验后在全区推广。

椐国内外煤层气勘探开发选区评价参数，比较有利于开发的地区应具备如下条件：

（1）区内煤炭资源丰富，煤层分布面积大，煤层总厚度达8米以上，单层厚度2米以上，厚度稳定。

（2）煤层含气量达到 8 立方米/吨以上，渗透率 0.1 米/天以上。

（3）煤层埋深以300～1000 米为宜，煤层产状平缓，地质构造简单，存储条件好。

（4）距城市较近，便于利用。

根据以上条件，综合分析新疆主要煤田煤层气的赋存条件后认为：新疆的准南煤田、吐哈煤田、伊宁煤田、库拜煤田等4大煤田以及规模较小的准西北和什托洛盖盆地、焉耆盆地都是有着比较好的生、储煤层气条件的地区。这些煤盆地内煤炭资源储量丰富，煤层多，单层厚度大，煤层稳定和较稳定，且分布范围广阔，面积达数万平方千米以上，在这样广大范围的煤盆地中一定会存在一个乃至数个气量丰富、储存较好，适宜煤层气开发的有利区段，这些煤盆地的煤变质程度较低属中—低变质阶段，镜质组最大平均反射率RoX在0.5%左右，显微煤岩组分以镜质组和惰质组为主，生气能力较差，但吸附能力较强，地质构造多数较简单，断层少，产状较平缓，易于煤层气的保存而不易散失等有利煤层气生、储的客观因素。

1.2.2.1 井工开采主要特点分析

我国近90%的煤炭是通过井工开采生产的。井工煤矿开采必须从地面向地下开掘一系列井巷(图1-2)，其生产过程是地下作业，自然条件复杂。开采的主要特点是需要进行矿井通风，存在瓦斯、煤尘、顶板、火、水五大灾害。[1，2]

图1-2 煤炭井工开采

(1)矿井通风。因为井工煤矿生产是地下作业，地面空气在进入井下并流经各作业场所的过程中，将掺入有害气体和矿尘，成分逐渐发生变化。同时，由于地热作用，人体和机械散热，水分的蒸发等，井下空气的温度和湿度都会显著增高，造成不良的气候条件，因此，要对矿井进行通风。

(2)瓦斯、矿尘灾害。在开采煤炭的过程中，要产生瓦斯和矿尘。瓦斯和矿尘在一定条件下会发生爆炸，造成人员伤亡和财产损失矿尘还能使矿工患煤、矽肺病，给矿工带来痛苦。

(3)顶板灾害。在地下采掘过程中，由于矿山压力的作用，顶板会垮落。如果顶板管理工作出现漏洞，则会发生顶板事故。

(4)矿井火灾。矿井火灾也是煤矿生产中的主要灾害之一，一旦发生矿井火灾，不但会造成煤炭资源的损失，打乱各项工作的布置，还往往会造成瓦斯、煤尘爆炸，使灾害程度和范围扩大。

(5)矿井水灾。矿井在建设和生产过程中，地面水和地下水会通过各种通道涌入矿井。为保证矿井正常建设与生产，必须采取各种措施防止水进入矿井，或者将进入矿井的水排至地面，但当矿井涌水超过正常排水能力，或在采掘工作时挖透老塘积水或岩溶水等地下水体时，就会造成水害。

1.2.2.2 井工开采主要作业内容

(1)井工开采方法与工艺

采煤方法与工艺的不断完善是采矿发展的主题，采煤工艺的发展带动了煤炭开采各环节的变革。由于长壁开采是一种最经济的井工采煤方法，目前壁式采煤法在全球井工开采中普遍应用，占据着核心地位。

长壁采煤工艺中，针对缓倾斜、倾斜煤层，目前采用的采煤方法与工艺有缓倾斜薄、中厚煤层单一长壁综采，缓倾斜厚煤层倾斜分层长壁综采，缓倾斜厚煤层一次采全高长壁综采，缓倾斜厚煤层放顶煤长壁综采等。

目前长壁工作面向集中、高效方向发展，工作面长度不断增大。世界上第二条采高达7m的综采工作面已经于2010年12月在上湾煤矿建成。7m大采高重型综采工作面长319m，比神华神东煤炭集团公司补连塔煤矿第一个7m大采高工作面长18m，走向长度4231m，是目前世界上最长的大采高工作面。正常情况上每刀可割煤2700t，较6.3m采高综采工作面单刀多产300t，资源回收率提高14%，较6.3m采高工作面多采出煤炭100万t，资源回收率提高8%以上2011年创造了126.5万t世界综采月单产纪录，综采年单产达到1400万t水平。

神华集团神东公司大柳塔矿，工作面走向长度2000～6200m，平均4100m，工作面长度240m，2002年综采工作面年产量达到874万t，超过了美国20英里矿保持的综采工作面年产649.43万t的世界先进水平兖矿集团兴隆庄矿，综放一队产量达639.92万t，刷新综放工作面年产新纪录，薄煤层刨煤工作面单产已突破百万t大关。

针对厚及中厚急倾斜煤层，目前普遍采用伪倾斜柔性掩护支架采煤法针对急倾斜特厚煤层，采用水平分段放顶煤采煤法。倒台阶采煤法、巷道短壁小阶段采煤法在急倾斜煤层开采中也较多采用。新疆乌鲁木齐矿业集团碱沟矿开采84°急倾斜煤层，使用水平分层放顶煤工艺，工作面年产达45.9万t，刷新我国急倾斜工作面生产纪录。

我国是世界上应用水力采煤最早的国家之一，产量据世界前列，在倾角10°以上、煤层中厚以上、顶底板稳定的低瓦斯矿井有较好的应用前景，特别是在煤层厚度、倾角变化较大的不规则煤层中应用更能发挥其能力。

(2)技术装备

井工开采技术装备总体趋势是根据煤炭开采条件，以高产高效、减人增效、安全可靠为目的，向大型化、集约化、自动控制、无人工作面发展。

综采工作面:主要设备均实现机电一体化，具有自诊断功能和通讯功能，为工作面生产自动化，提高系统的开机率，保障系统的安全可靠运行及全矿井的自动控制及信息化管理奠定了基础。应用辅巷多通道快速搬家技术，从旧工作面采通，挂网，重型综采设备的回撤、搬迁，到新工作面的设备安装调试并达到试生产条件最快仅需7d时间，真正实现了快速、安全、优质、高效。许多工作面使用高电压(3300V或4160V)。

无人工作面:我国引进德国采矿技术公司(DBT)全自动化刨煤机综采系统(刨煤机、输送机及计算机远程控制技术)，其余配套设备均由国内各生产厂家协助制造。可适应35°以下薄及中厚煤层，工作面经济长度210m以上，生产能力900t/h，电机功率630kW，目前正在国内铁法煤业(集团)公司等矿山应用。

采煤机械:我国大柳塔矿引进的6LS 5型采煤机，装机总功率为1500kW，生产能力达2800t/h，电牵引调速微机控制，采用先进的信息处理和传感技术，对采煤机的运行工况及各种技术参数进行采集、处理、显示、存储和传输，并通过编程对采煤机进行全面控制、监控和保护，以及实现采煤机电气系统的自动调节，截割电机功率自动平衡和机械故障自动查寻诊断等功能。螺旋钻机无人采煤技术在我国也较为成熟，在薄煤层开采中的发展前景十分广阔。日前，一种新型三钻螺旋钻式采煤机已在我国研制成功。该采煤机应用于薄煤层中，对提高煤层资源回收率效果明显。该机的一次采宽为1.9m，采深可达85m，适用于煤层厚度为0.5～0.9m，煤层倾角-15°～+15°，煤层走向倾角小于8°的各种硬度的薄煤层，其日产量可达250～350t。

液压支架:多采用大采高强力两柱掩护式支架，工作阻力达6000kN以上，最高达9800kN。

刮板输送机:要求大运量、长运距、大功率、长寿命、高可靠性，几乎所有的刮板机都使用双中链，刮板机功率达1790kW，小时输送能力可达2500t以上。

胶带输送机:要求长距离、大运量、大功率，以保证大煤流的运输畅通，有的工作面可以伸缩带式输送机的铺设长度已达5000m，运输能力为2000～3000t/h，带速达5m/s，装机总功率1125kW。桥式转载机输送能力达2500t/h，长度27m，电机功率315kW。

(3)采场围岩控制技术

国内大型煤矿采场多采用重型液压支架支护，巷道支护则以锚杆支护为主。中、小型煤矿回采面多采用单体液压支柱、金属支柱支护，巷道支护多以锚杆为主，砌碹、金属支架为辅。

针对坚硬顶板、破碎顶板、急倾斜、大采高、大采深采场等不同条件的支护技术和材料不断推出。耐炮崩、轻型化单体液压支柱和厚煤层巷道锚索、可伸缩锚杆陆续生产。

监测仪表趋于直观、轻便、小型化。

1.2.2.3 井工开采存在问题剖析

(1)采煤技术水平较低，技术装备较差，煤机制造技术落后[3]

与国外同行业相比，在机电一体化、智能化、自动化的控制技术，产品可靠性技术，数字集成技术与计算机辅助设计技术方面，仍然存在较大差距。

中、小型矿井落煤方式还以炮采为主，工作面走向长度偏短采煤方法多为长壁工作面开采，全部陷落法管理顶板，因而对上覆岩层和地表的破坏较为严重。

在采煤机械化系统中，运输系统、采场围岩控制系统、巷道准备系统和辅助运输系统技术装备较差，功率及生产能力较小，机械化程度和工效普遍不高。

引进消化国外先进设备方面不够。在井下自救系统中，避灾系统、个人防护装备水平仍然很低，对瓦斯等重大灾害预测预报的仪器、仪表还不能完全达到要求，对安全事故的防治技术及装备不能充分有效防治灾害或最大限度减轻灾害。

(2)重大科技攻关课题难以实现，重大安全技术问题难以解决

目前，我国煤矿在“一通三防”(矿井通风，防治瓦斯、防治煤尘、防灭火)及防治水、矿井深部地压、冲击地压、高温害和支护等方面存在许多技术难题，严重威胁着煤矿安全生产，这些涉及行业技术发展共性的基础性和前瞻性重大科技工作课题，国家支持范围和力度与过去相比大大减少。重点煤炭企业下放后，受单个企业和科研院所经济实力限制，难以开展技术攻关。

煤炭地下气化技术和煤炭地下浆化(液化)技术，受经济成本等因素影响未能有效推广应用。

(3)专业技术人才面临青黄不接的状况

国有煤矿中，大专以上程度的技术人员仅占职工总数的3%，而个体煤矿相应技术人员的比例更低，该比例在发达国家则占60%以上。在近40个年产500万t以上的大中型煤炭企业中，工程技术人员不足2000人。由于煤炭行业安全的特殊性，地矿类专业学生比例逐年减少，据9所原煤炭高校的不完全统计，毕业生到煤炭行业就业的不到10%。某矿业集团近10年流失人才900多人，其中技术人才270人，10年内未进1名大学生。技术人员匮乏和层次低，使技术措施不到位，制约煤矿生产安全技术和管理水平的提高。

综合利用前景广阔

根据煤气成分和应用条件，地下气化煤气可用于联合循环发电、提取纯H2，以及用作化工原料气、工业燃料气、城市民用煤气等。

煤气化是煤炭转化的重要形式之一，它在各类生产过程中起着承前启后的作用。煤制化工合成原料气在煤化工中有着重要的地位。国内外正在把煤化工发展成为以煤炭气化为基础的c1化学工业，使煤化工由能源型转向化工型。煤气化制得的合成气(c0+H2)作为化学工业的基本原料，在与石油化工的竞争中不断发展和提高。但煤化工要与石油化工和以天然气为原料的化工合成相竞争，必须有能耗低、投资小的气化技术为基础。而煤炭地下气化技术正是具有这样的特点，通过煤炭地下气化生产合成气，可以充分发挥煤炭地下气化的技术优势，为煤化工的发展提供新的扩展空间。

环境效益

煤炭地下气化燃烧后的灰渣留在地下，采用充填技术，大大减少了地表下沉，无固体物质排放，因此煤炭地下气化减少了地面环境的破坏，这是其他洁净煤技术无法比拟的。地下气化煤气可以集中净化，脱除焦油、硫和粉尘等其他有害物质，甚至可降CO经地面变换后，采用分离技术将CO2分离出来储存或作其他用途，从而得到洁净煤气，因此，地下气化技术有利于解决大气污染问题。

地下气化煤气中H2含量在40%以上，分离后得到各种纯度的H2。H2是当今人类最理想的洁净能源，H2可储、可输性好，不仅是高能燃料，又可作为中间载能体使用，它转变灵活、使用方便、清洁卫生，在自然界中形成水-氢-水自然循环，所以氢能使一种可再生能源，符合人类可持续发展的需要。

煤炭资源的利用率

煤炭是我国国民经济发展的基础产业，但受传统井工开采技术水平的限制，随着开采强度的逐渐增大，大量的矿井报废或行将报废。据统计1953——1989年有报废矿井297处，1990年——2020年还有244处将报废，遗弃资源储量到目前为止已有300亿吨以上。利用煤炭地下气化技术，可使我国遗弃煤炭资源50%左右得到利用。煤炭地下气化技术还可以用于开采井工难以开采或开采经济性、安全性较差的薄煤层、深部煤层、“三下”压煤和高硫、高灰、高瓦斯煤层。因此，地下气化大大提高了煤炭资源的利用率。

月成立新汶矿业集团。是一家以国有资产为主体、多种所有制并存，以煤为主、多种产业共同发展的大型企业集团。2009年集团完成原煤产量2703万吨，实现销售收入367亿元。位列中国企业500强第186位，中国煤炭工业100强第15位，技术创新能力位列全国煤炭行业第9位。企业信贷信誉AAA级。先后荣获首届山东省管理创新优秀企业奖、中国煤炭工业优秀企业管理奖、全国企业文化优秀奖、全国资源综合利用先进单位、全国煤炭行业节能减排先进企业、山东省节能突出贡献企业等称号，被国家发改委等六部委确定为国家第一批循环经济试点企业，建成国家级企业技术中心、博士后科研工作站、泰山学者岗位和院士工作站，被山东省政府认定为重点扶持技术中心企业。

山东能源新汶矿业集团有限责任公司总部位于山东省新泰市，发展地域涉及山东省境内的泰安、莱芜、菏泽、济南、德州、聊城、青岛等7个地市，省外涉及新疆、内蒙、山西、陕西、宁夏、安徽、云南、贵州等8个省区，与美国、日本、韩国、波兰、南非、印尼、巴西、澳大利亚等国家的企业建立了经贸合作关系。

新汶矿业集团先后荣获全国资源综合利用先进单位、全国煤炭行业节能减排先进企业、中国煤炭工业优秀企业管理奖、全国企业文化优秀奖、全国煤炭行业企业文化建设示范基地等称号，被国家发改委等六部委确定为国家第一批循环经济试点企业，建有国家级企业技术中心、博士后科研工作站、泰山学者岗位和院士工作站，被山东省政府认定为重点扶持技术中心企业。

山东能源新矿集团大力实施“走出去”发展战略，形成了西进新疆,北上蒙晋、南下皖黔的“千里矿业大开发格局”。新矿集团占有煤炭地质储量283亿吨，设计产能1.12亿吨，山东(核心区)、蒙宁(增长区)、贵州(发展区)、新疆(战略区)“四大煤炭基地”格局初步形成。按照“十二五”战略规划设计，今后一个时期，新矿集团将坚持以科学发展观为指导，加快推进结构调整和发展方式转变，集中力量打造以煤炭为核心产业，以煤化工、装备制造、现代服务业为支撑产业的“四大产业板块”，全力加速“千亿新矿、亿吨集团”建设，着力提升企业的竞争能力、盈利能力和持续发展能力。2013年实现“双八”目标，集团煤炭产能达到8000万吨,产值800亿元2015年实现“双一”目标，集团煤炭产能达到1亿吨，产值突破1000亿元。力争经过一个时期的创新拼搏，建成主业突出、竞争力强的国际化能化大企业集团。

产业布局

新汶矿业集团有限责任公司新矿集团按照加快发展煤炭主业的总体思路，在稳定老区产能、加快

省内资源开发建设的基础上，西进新疆、北上晋蒙、南下皖黔，大力实施“走出去”发展战略，逐步形成了以老区为中心、链接省内、辐射省外的“千里矿业大开发”格局。在国内9个省区拥有各类煤矿68个，年设计产能1.12亿吨,地质储量280.81亿吨,省内、宁蒙、新疆“三大煤炭基地”生产格局初步形成。

省内基地作为新矿集团三大基地核心区，成为新矿集团增产提效的支柱和希望。新区济阳、赵官矿井已投产达效年设计能力600万吨的新巨龙公司取得“日产万吨”的阶段性胜利老区力争千万吨水平稳定保持在20年以上。省内基地年煤炭产能达到2380万吨。

宁蒙基地作为三大基地增长区，承担起了煤炭主业和老区人员转移的重任。新矿集团已正式被国家发改委明确为内蒙上海庙煤田西部矿区开发主体，初步形成“六矿四厂一区年煤炭产能2000万吨、焦化520万吨/年的发展规模。

新疆基地作为战略区，担负着整个新矿集团发展的重要战略支撑。伊犁一矿作为新疆第一座年产千万吨的特大型矿井已经获国家发改委核准批复。年煤炭产量5000万吨、煤制天然气100亿M3/年的新疆伊犁能源公司，一期年产20亿立方煤制天然气项目及矿山煤化工设备制造、物流仓储、钢构加工基地、房地产开发等配套项目正在紧张建设中。

2009年，新矿集团相继开工建设了伊犁四矿、鲁新、芦草井沟、金黄庄、杜家村、白石崖等11对矿井从2010年起，随着省内外新建矿井的陆续投产运营，新矿集团煤炭产能将以每年千万吨规模递增，这些都为推进企业战略转移、实现老区资源接替提供了雄厚的资源保障和广阔的发展空间。

电力产业

新汶矿业集团有限责任公司电力是新矿集团三个支柱产业之一。自1995年以来，新矿集团相继建成协庄、华丰、张庄、良庄、潘西、鄂庄等煤矸石、煤泥热电厂，装机容量196MW，年消耗煤矸石120多万吨、煤泥63万多吨。为进一步扩大煤矸石利用，向产业化、规模化发展，新矿集团正在对部分电厂实施二期、三期扩建，未来，矿区煤矸石热电厂装机容量将达到670MW，年发电量40.2亿KWH。

煤化工产业

新汶矿业集团煤化工产业主要包括地下煤层气化工程、水煤浆工程、煤炭焦化工程、煤炭液化工程等。

地下煤层气化工程：新矿集团地下煤层气化自1999年开始试验研究工作，2000年3月点火成功，同年7月正式向1万余户居民供生活用燃气。2000年9月项目通过了山东省科技厅组织的技术鉴定。在此基础上新矿集团又进一步完善了气化技术，在对炉体结构、钻孔布置、隔离密闭、控制系统等进行了优化改进的基础上，于2001—2002年又相继建成了协庄气化站、鄂庄气化站(一期)，并一次点火成功。日产气量达到10万立方米，煤气热值达到11.26MJ/m3。为近2万户居民、陶瓷窑炉和蒸汽锅炉连续提供燃气，并进行了400Kw的内燃机发电试验，现运行的400Kw内燃机发电组3台。

2002年地下煤层气化申报了国家“863”计划“煤炭地下气化稳定控制技术的研究”课题，获得科技部批准并被列入中国“863”计划和试验基地。

煤层气化在矿区已初具规模：先后建成3个煤炭地下气化站煤化工业目前有5个厂点，总资产6500万元，从业人员680人，年产值经营额54000万元。预计2010年销售收入2亿元，2015年销售收入3亿元，2020年销售收入4亿元。

水煤浆工程：新矿集团自2000年开始水煤浆生产，年设计能力8万吨良庄矿采用精煤制浆，年设计能力12万吨。

新矿集团在青岛市建设50万吨/年水煤浆厂，工程计划分二期建设，一期水煤浆的生产规模为20万吨，二期达到50万吨。

煤炭焦化工程：新矿集团煤炭焦化项目是煤化工产业的主导工程，规划为焦炭联产甲醇，项目总体规划建设规模为年产400万吨焦炭、100万吨甲醇，配套15万吨煤焦油加工、10万吨粗笨精制、以及50万吨甲醇深加工(醋酸)。

煤炭液化工程：根据新矿集团十年发展规划，预计在2010年开工建设年产200万吨成品油煤炭液化工程。项目将成后，将初步建成国内重要的煤化工生产基地。

机械制造产业

新矿集团机械制造业已形成煤矿机械、环保设备和制造设备三大主导产品。

主要厂点：山东泰山建能机械有限公司、山东矿用电器有限公司、东岳橡塑制品有限公司、东泰电缆有限公司等。

主要产品：

一是煤矿采煤、掘进、运输、提升、支护设备及配件制造，如采煤机、掘进机、皮带、刮板运输机、各类绞车、液压支架。二是供电、控制设备及配件制造，如各类开关柜、隔爆开关、(绞车、压风机、水泵、通风机、井下供电)测量、控制、保护装置。三是建材设备，如煤矸石硬塑成型砖厂的设计、施工，制砖机、码坯机设备及配件制造。四是标准件、密封件、高压胶管、链条、电缆等。

重点产品：

煤矿机械有150W无链牵引采煤机、320型双滚筒采煤机等10余个产品，并独立开发了SGD630型/220中单链、中双链刮板输送机环保设备有国内最大的SPL型炉窑脱硫除尘设备等制砖设备为自行研制的真空硬塑制砖机被国家列为“火炬”计划，被中国国家经贸委列为2000年度国家实用新型专利、国家重大装备国产化项目，荣获第四届国际屋面材料生产博览会优秀新产品称号。

前景展望：预计2020年销售收入6亿元。其中，矸石砖机到2005年销售收入达到5000万元，2010年达到1亿元，2015年达到1.5亿元，2020年达到2.0亿元。

轻工产业

新矿集团轻工业主要以日照新良油脂和泰安百川纸业以及泰安制药厂、山东新申纺织有限责任公司等骨干企业组成。

山东新良油脂有限公司是由新汶矿业集团有限公司和山东省粮油集团总公司共同出资3.5亿元兴建的特大型油脂加工企业，以加工大豆生产油脂、豆粕为主，兼营饲料、粮油贸易和物流服务。公司年加工大豆100万吨以上，年精炼各种食用油30万吨以上，产值超过35亿元，主要产品有各种规格品种的色拉油、烹调油、功能性食用油、大豆蛋白、大豆磷脂、高蛋白饲料原料及各种畜禽饲料。

泰安百川纸业总投资2亿元，主要生产羊皮原纸、无碳复写原纸、信息记录纸、1600纱管纸等特种纸，其中羊皮纸生产线规模为国内之最。全部产品产量在达到年设计能力时，预计年销售收入可达5亿元。

泰安制药厂总建筑面积1.03万平方米，项目投资2800万元。该制药厂严格按照GMP标准设计，可生产4个剂型、80多个规格的产品，年产值超过3亿元。

山东新申纺织有限责任公司由新矿集团、孙村煤矿和上海一棉企业有限责任公司三方投资建设，整体设计规模20万纱锭。一期工程总投资1.75亿元，2004年6月份试生产，以纯棉精梳高支无接头纱线、氨纶包芯线、OE纱为主导产品，预计年收入1.8亿元，年创利税5400万元。

建材产业

新矿集团建材业从无到有、由小变大，其中，矸石制砖、水泥生产及石膏系列建材生产已形成一定规模。

多年来，新矿集团积极发展煤矸石制砖这一综合利用项目，已建起5座煤矸石砖厂，年产量达到3亿块标砖，年消耗煤矸石60万吨以上，减少了耕地占压面面积，有效地保护了环境。

新矿集团积极开发新型环保建材资源，继建成一座年产30万吨的临汶石膏矿后，又建起了石膏粉、石膏涂料和年生产能力6000平方米的石膏板生产线，实现石膏的深加工，跻身于中国一流大型建材企业行列。

管理团队

山东能源集团有限公司副董事长兼新汶矿业集团有限责任公司董事长、总经理、党委书记：张文。

新汶矿业集团有限责任公司党委副书记、纪委书记、职工董事：彭绪军。

新汶矿业集团有限责任公司副总经理：张圣国。

新汶矿业集团有限责任公司副总经理：葛茂新。

新汶矿业集团有限责任公司副总经理、安全监察局局长：姚峰。

新汶矿业集团有限责任公司副总经理：周峰。

新汶矿业集团有限责任公司总工程师：辛恒奇。

新汶矿业集团有限责任公司工会主席：张明毅。

新汶矿业集团有限责任公司总法律顾问：陈传海。

1 很难控制气化过程中在地下产生的种种反应，合成气成分波动过大。

2 受煤层和地质影响大，容易造成井井之间相互漏水、通气等情况。

3 气化后出来的气体成分不稳定，有待改善气化剂种类与含量。

4 地下燃烧、气化情况不好控制，应加大地下气化过程的监控力度。

5 在该技术方面，大部分研究只注重化学工艺，很少关注行业发展动态。

煤炭地下气化作为清洁能源技术的主要研究方向和符合可持续发展战略的环境友好绿色技术，得到了国家领导人和著名科学家的关心和支持。

中国矿业大学 ( 北京校区 ) 煤炭工业地下气化工程研究中心，在国家高技术研究发展计划（ 863 计划）项目——“煤炭地下气化稳定控制技术的研究”的支持下，建成了具有世界先进水平的煤炭地下气化过程综合试验台，可完成不同煤种及不同煤层赋存条件下煤炭地下气化过程发展规律及工艺参数的模型试验研究。

1987 年完成了江苏省“七五”重点攻关项目——徐州马庄矿煤炭地下气化现场试验，获江苏省科技进步三等奖； 1994 年完成了国家“八五”重点科技攻关项目——徐州新河二号井煤炭地下气化半工业试验，首创“长通道、大断面、两阶段”新工艺，被评为国家“八五”重大科技成果。

获“矿井长通道、大断面煤炭地下气化工艺”，“两阶段煤炭地下气化工艺”，“推进供风式煤炭地下气化炉”三项国家专利。

1996 完成了河北省重点科技项目—— “唐山刘庄煤矿煤炭地下气化工业性试验” ； 2000 年 9 月完成了“新汶孙村煤矿煤炭地下气化技术研究与应用”项目，并进行了民用及内燃机发电，获山东省科技进步一等奖和煤炭工业十大科技成果奖。

2005年，中国矿业大学在重庆中梁山北矿进行的煤炭地下气化试验首次实现了在高瓦斯矿井进行地下多煤层联合气化，所产煤气作为当地户居民和蒸汽锅炉燃气，这一试验的成功对今后煤炭开采过程的碳排放量控制具有重要意义。

2007年1月，新奥集团投资2亿多元组建乌兰察布新奥气化采煤技术有限公司,与中国矿业大学共同开展“无井式煤炭地下气化试验项目”研究，得到了内蒙古科技厅、乌兰察布市科技局的大力支持。同年10月24日，我国首套日产15万方煤气的无井式煤炭地下气化试验系统和生产系统一次点火成功。到目前为止，现场试验运行400多天，具备了供热、发电、生产化工原料的能力，取得了一批创新性研究成果，申报了9项专利。

2010年5月至11月，中国矿业大学王作棠教授煤炭地下气化团队与华亭煤业集团有限责任公司合作开发了“难采煤有井式综合导控法地下气化及低碳发电工业性试验项目”。项目于当年11月通过甘肃省科技厅的鉴定，鉴定委员会专家一致认为，该项目创新点突出，在地下煤层燃烧高效稳态蔓延导引控制技术达到国际领先水平，同意通过科技成果鉴定。项目主要技术点采用新型的窄条带虚底炉与多炉协同作业、地面导控注气与充填减沉固污、高氢燃气发电等多项产业技术集群，克服了常规地下气化存在煤气燃值低、稳定性弱、规模小、测控难等问题，所产煤气发热量大于9.0MJ/Nm3，可用于生产煤基天然气和低碳燃气发电，实现了燃烧过程可导可控、产气优质稳定、生产过程安全清洁、污染物近零排放。项目立足资源枯竭矿井中由于地质条件复杂和回采工艺限制而滞留的难采煤资源开发利用的重大技术难题进行研究攻关和工业性试验，为延长矿区服务年限，提高煤炭资源回收率，推动煤炭企业可持续发展提供了有力的技术支撑，为华亭矿区大规模物理开采过程中遗留的近6亿吨边角、零散煤炭资源的气化开采提供了实践依据。 1，目前我国的地下气化技术仍处于工业试验阶段，有很多问题需要去研究和探索。 因此国家和有关部门应给予大力支持，制定相应的政策，提供一定的措施和资金，推动这方 面的研究工作。并应组织协调，做好攻关工作，以期在较短的时间内，使地下气化技术真正 用于生产和应用。?

2，煤炭地下气化的目的在于应用和产业化。当前为了寻找煤炭的新出路，加强煤炭 综合利用的研究，很多企业都看好煤炭地下气化技术，但应在开展项目之前要落实用户，否 则将得不到应有的效果。

3，提高热值和生产适合于用户的气体组分是气化技术的关键。目前地下气化生产的 空气煤气热值偏低，因此使应用范围受到限制。为了提高煤气热值和稳定气体组分，在过 去 的试验中采用生产半水煤气、水煤气和富氧煤气等工艺，但目前这些工艺在技术装备上，尚 需要进一步开展研究。

4，对地下气化炉燃烧和运行进行有效的控制，是煤炭地下气化稳定产气和得到相对 稳定 的气体组分的保证手段。目前控制系统仍然比较简单，研究单位应进一步开展攻关，为地下 气化炉建立起1套行之有效的测控系统，并应重点放在燃烧位置和燃烧速度的控制技术上， 其中可靠的传感元器件是很重要的。?

5，地下气化炉和地面设施的安全技术是搞好地下气化的保障。要采取充分和必要的 措施，防止泄漏。还应做好防爆和防火工作，并制定严格的规程，确保安全产气。?

6，开展燃烧后地下气化炉体结构变化及地面沉降状况的研究，适时解剖1～2台气 化 炉，了解燃烧后炉体内的状况和地面的塌陷规律，这对于提高对煤炭地下气化技术认识，修 改炉型设计和改进运行规律的控制将起到很大作用。

7，建立煤炭地下气化试验研究基地，选择1～2个有代表性的煤种(烟煤、无烟煤等) ，煤层(厚度、倾角等)和用户(民用燃料、发电、化工原料)作为试验基地，开展多项技术攻 关与研究，在成功的基础上进行推广应用。（中国煤炭市场网发表于2002年4月29日）

三维地震应用于地下煤气化主要解决的地质问题包括：地下气化煤层的精细构造及煤层赋存状态，以及在地下煤气化后燃烧的范围、气化燃烧热力影响边界、形态、方向及气化区冒落带的发展高度、气化煤层裂隙发育及分布等阻碍地下煤气化高效产气的地质因素。可见煤炭地下气化地震勘探比常规煤炭三维地震有更高的勘探要求。最近我们在内蒙某煤矿基于高密度三维地震勘探数据的基础上，采用高密度三维地震勘探属性技术及地质成因正反演技术的融合，从多参数层面地震属性、体属性提取入手，研究地下煤气化所产生的地质情况变化（地下煤气化燃空区、气化热前沿带、气化燃空区冒落高度）；基于三维地震层面属性、地质成因正反演法研究煤层裂隙发育，精细揭示出地下煤气化燃烧范围、气化燃烧热力影响破坏范围、形态、方向及气化区冒落带的发展高度，煤层裂隙发育特征、分布等，其成果为煤炭地下气化提供了有力的地质保障。

图4－27 AVO处理后的CDP道集

内蒙古某煤气化三维地震实验区，勘探面积1km2。地下气化煤层2煤层为新近系沉积煤层，厚12～14m，埋深300m左右，煤层倾角很小，断裂构造较不发育；在2煤层上部分布有1煤层，厚0～3m，与2煤层层间距16～26m，平均20m；在深度100m以浅还分布有总计厚度60m左右的新近系中新统玄武岩沉积，大部分出露地表。图4－29是2煤层气化燃烧区、热力影响破坏区地震时间剖面图、属性分析成果对比图。图4－30是利用地质成因正反演方法进行裂隙预测的2煤层裂隙分布及连通性分析图。

如图：

气化过程发生的反应包括煤的热解、气化和燃烧反应。煤的热解是指煤从固相变为气、固、液三相产物的过程。煤的气化和燃烧反应则包括两种反应类型，即非均相气－固反应和均相的气相反应。

不同的气化工艺对原料的性质要求不同，因此在选择煤气化工艺时，考虑气化用煤的特性及其影响极为重要。气化用煤的性质主要包括煤的反应性、粘结性、结渣性、热稳定性、机械强度、粒度组成以及水分、灰分和硫分含量等。

煤炭气化工艺可按压力、气化剂、气化过程供热方式等分类，常用的是按气化炉内煤料与气化剂的接触方式区分，主要有：

1) 固定床气化：在气化过程中，煤由气化炉顶部加入，气化剂由气化炉底部加入，煤料与气化剂逆流接触，相对于气体的上升速度而言，煤料下降速度很慢，甚至可视为固定不动，因此称之为固定床气化；而实际上，煤料在气化过程中是以很慢的速度向下移动的，比较准确的称其为移动床气化。

2) 流化床气化：它是以粒度为0-10mm的小颗粒煤为气化原料，在气化炉内使其悬浮分散在垂直上升的气流中，煤粒在沸腾状态进行气化反应，从而使得煤料层内温度均一，易于控制，提高气化效率。

3) 气流床气化。它是一种并流气化，用气化剂将粒度为100um以下的煤粉带入气化炉内，也可将煤粉先制成水煤浆，然后用泵打入气化炉内。煤料在高于其灰熔点的温度下与气化剂发生燃烧反应和气化反应，灰渣以液态形式排出气化炉。

4) 熔浴床气化。它是将粉煤和气化剂以切线方向高速喷入一温度较高且高度稳定的熔池内，把一部分动能传给熔渣，使池内熔融物做螺旋状的旋转运动并气化。目前此气化工艺已不再发展。

以上均为地面气化，还有地下气化工艺。

煤炭气化技术广泛应用于下列领域：

1）作为工业燃气 一般热值为1100－1350大卡热的煤气，采用常压固定床气化炉、流化床气化炉均可制得。主要用于钢铁、机械、卫生、建材、轻纺、食品等部门，用以加热各种炉、窑，或直接加热产品或半成品。

2）作为民用煤气 一般热值在3000－3500大卡，要求CO小于10％，除焦炉煤气外，用直接气化也可得到，采用鲁奇炉较为适用。与直接燃煤相比，民用煤气不仅可以明显提高用煤效率和减轻环境污染，而且能够极大地方便人民生活，具有良好的社会效益与环境效益。出于安全、环保及经济等因素的考虑，要求民用煤气中的H2、CH4、及其它烃类可燃气体含量应尽量高，以提高煤气的热值；而CO有毒其含量应尽量低。

3）作为化工合成和燃料油合成原料气 早在第二次世界大战时，德国等就采用费托工艺（Fischer-Tropsch）合成航空燃料油。随着合成气化工和碳－化学技术的发展，以煤气化制取合成气，进而直接合成各种化学品的路线已经成为现代煤化工的基础，主要包括合成氨、合成甲烷、合成甲醇、醋酐、二甲醚以及合成液体燃料等。

化工合成气对热值要求不高，主要对煤气中的CO、H2等成分有要求，一般德士古气化炉、Shell气化炉较为合适。目前我国合成氨的甲醇产量的50％以上来自煤炭气化合成工艺。

4）作为冶金还原气 煤气中的CO和H2具有很强的还原作用。在冶金工业中，利用还原气可直接将铁矿石还原成海棉铁；在有色金属工业中，镍、铜、钨、镁等金属氧化物也可用还原气来冶炼。因此，冶金还原气对煤气中的CO含量有要求。

5）作为联合循环发电燃气 整体煤气化联合循环发电（简称IGCC）是指煤在加压下气化，产生的煤气经净化后燃烧，高温烟气驱动燃气轮机发电，再利用烟气余热产生高压过热蒸汽驱动蒸汽轮机发电。用于IGCC的煤气，对热值要求不高，但对煤气净化度-如粉尘及硫化物含量的要求很高。与IGCC配套的煤气化一般采用固定床加压气化（鲁奇炉）、气流床气化（德士古）、加压气流（Shell气化炉）广东省 加压流化床气化工艺，煤气热值2200－2500大卡左右。

6）作煤炭气化燃料电池 燃料电池是由H2、天然气或煤气等燃料（化学能）通过电化学反应直接转化为电的化学发电技术。目前主要由磷酸盐型（PAFC）、熔融碳酸盐型(MCFC)、固体氧化物型(SOFC)等。它们与高效煤气化结合的发电技术就是IG-MCFC和IG-SOFC，其发电效率可达53%。

7）煤炭气化制氢 氢气广泛的用于电子、冶金、玻璃生产、化工合成、航空航天、煤炭直接液化及氢能电池等领域，目前世界上96%的氢气来源于化石燃料转化。而煤炭气化制氢起着很重要的作用，一般是将煤炭转化成CO和H2，然后通过变换反应将CO转换成H2和H2O，将富氢气体经过低温分离或变压吸附及膜分离技术，即可获得氢气。

8）煤炭液化的气源 不论煤炭直接液化和间接氧化，都离不开煤炭气化。煤炭液化需要煤炭气化制氢，而可选的煤炭气化工艺同样包括固定床加压Lurgi气化、加压流化床气化和加压气流床气化工艺。

李保国 郭莉

（新疆煤田地质局 乌鲁木齐 830091）

作者简介：李保国，男，汉族，1953年8月生于辽宁省抚顺市，1971年参加工作，1977年7月毕业于西安矿业学院煤田地质专业。现任新疆煤炭学会地测专业委员会委员。教授级地质高级工程师。从事哈密矿区工程地质、区域地质、瓦斯地质、构造地质、煤层气等方面的综合研究。电子信箱：lbg_830@163.com。

摘要 通过对三道岭煤田地质资料的分析，认为三道岭煤田虽属低阶煤，但因含煤面积和煤层厚度大、埋深适中、构造封闭和煤层顶底板岩性对储气层的封盖性好，煤层的渗透性和吸附性强，具有一定的含气性和储气能力。

关键词 煤层气 甲烷 吸附 渗透 含气性 封盖 煤层 哈密 三道岭

Analysis on Gas-bearing Features of Low Rank Coal in Sandaolin Coalmine of Hami Basin

Li Baoguo，Guoli

（Xinjiang Buearu of Coal field Geology，Urumuqi 830091）

Abstract：After throughout analysis of the geological data in Sandaoling coal field，it is concluded that coal seams in Sandaoling coal field have certain gas bearing and storing capacity because the coal-bearing area and thickness are big，the depth is moderate，the structure is sealed，the lithology of roof rock and bottom rock of coal seams is good to sealing of gas，as well as the permeability and adsorption of the coal seams are high although the coal rank is low.

Keywords：CBM；methane；adsorption；permeation；gas bearing；sealing；coal seams；Hami；Sandaolin

引言

煤层气俗称瓦斯，它是在煤形成过程中原地生成，并以吸附状态赋存于煤层中的非常规天然气，是由CH4、N2、CO2以及少量重烃等组成的混合气体，其主要成分 CH4占90%以上，热值高于8000大卡，它燃烧时无烟和SO2气体，对大气没污染，是一种高效洁净的新能源。

笔者根据哈密三道岭煤田地质成果和矿井瓦斯地质资料，对煤层气赋存的地质条件做了定性的分析并认真研究了煤层气储集性能和封存条件。

哈密三道岭矿区位于新疆哈密市西北部，处于巴尔库山与觉罗塔格山之间的哈密盆地西北缘，矿区总面积200余km2，主要开采区在矿区南部，后窑、露天、一矿、北泉4个井田，年生产能力300×104t。

哈密三道岭煤田属全覆盖中生界中下侏罗世煤田，共含煤6层，其中4号煤层为全区可采煤层，6号煤层局部可采，可采煤层总厚度10.31m，含煤系数1.58%。

矿区处于西山倾伏背斜的南翼，属单斜构造，缓倾斜煤层，倾角5°左右，没有陷落柱和火成岩侵入，构造类型简单。

1 三道岭煤层气的基础地质特征与含气性

1.1 构造对储层的圈闭作用及含气性

哈密三道岭煤田处于天山地槽褶皱时所形成的山前凹陷盆地—哈密盆地中，在此盆地中沉积侏罗系、白垩系、第三系和第四系地层，厚1500m，在这些地层沉积过程中，又发生了燕山运动和喜马拉雅山运动，使中新生界地层产生了褶皱、伴生褶皱的同时，又产生了各种性质的断裂。由于沉积间断，中新生代地层之间成为不整合面。煤田内构造形态主要受这两次运动的影响。

褶皱构造是以西山倾伏背斜为主，向北为柳树沟向斜，而南部是三道岭向斜，背斜轴与向斜轴间距30～40km。

断裂构造：F1逆断层，走向东西，倾角70°～80°，倾向北，断距100m左右，是矿区各井田南部边界。F2逆断层，走向东西到一矿转向南交于F1断层，倾角16°～18°，倾向南，转弯后倾向西，断距30～50m，纵贯矿区四个井田，长16km，由后窑到露天、一矿、北泉，为一矿井田和北泉井田的自然边界。详见图1。

图1 哈密三道岭矿区地质图

整个区域内构造特征是向背斜相间，断裂构造以逆断层为主，由于压性断层面的密闭，煤层气难以透过断层面而运移散失，同时断层面附近构造应力集中，可加大煤层气的压力，使煤层吸附甲烷量增多，使煤层含气量相对增大，如一矿浅部在F2断层处3243工作面瓦斯含量11.37m3/t，其中CH46.35m3/t，CO25.02m3/t，瓦斯含量明显高于其他工作面。

在背斜构造两翼，会使煤层气较好地封存，轴部中合面以下煤层气聚集，而向斜构造两翼与轴部中合面以上表现压应力，为明显的应力集中，形成高压区是有利于煤层气封存和聚集的部位，特别是向斜轴部一般是煤层含气量高异常区。

由此可见，煤层气储层的封盖取决于地质构造性质以及其构造形迹所反映的构造应力特征。

1.2 煤层气储层的封盖特征及含气性

三道岭矿区在哈密沉积盆地北缘，面积约200km2，生产矿井开采深度300m以浅，中生界中下侏罗系煤系地层，总厚度651m，沉积岩相为湖泊相-泥炭沼泽相-河流相沉积岩层，由灰色、灰黑色的砂砾岩、砂岩、粉砂岩、泥岩和煤组成。含煤6层，4号、6号煤为可采煤层，其间距20m，煤层总厚度2.85～42.53m，其中4号煤层为主要可采煤层，厚0.75～26m，平均14.5m，6号煤层厚2m，稳定性好。1号、2号、3号煤层有缺失和分叉，稳定性较差，3号煤层以下岩性较细，多为砂质泥质，粉砂岩和泥炭互层。

4号煤层，伪顶泥岩，厚0.8m，直接顶为粉砂岩和泥岩互层，底板泥岩，遇水膨胀，地鼓现象严重。由于煤层气主要以吸附状态赋存于煤层中，受生烃增压、构造应力、埋深等影响，在成藏过程中煤层气储层常出现超压现象。此时煤层气储层的压力不仅高于上覆地层（即煤层顶板），也高于下伏地层（即煤层底板），因此，煤层顶底板对煤层气的保存都起作用，但一般认为顶板作用更为显著。盖层（煤层顶板）对煤层气的封闭作用由于没有进行足量的测试，这里只能从岩层性质定性的分析认定，煤层气储层封盖层性能也与厚度有关，由于煤层伪顶厚度小，其岩性对煤层气的保存影响较小，煤层气封盖的岩性系指直接顶板的岩性。4号煤顶底板岩性均为粉砂岩和泥岩互层，并有遇水膨胀性，故认为盖层的屏蔽性好。

1.3 水文地质特征

本区气候干燥，常年少雨，据气象资料统计，降水量仅为40mm，而蒸发量则高达4000mm，区内无地表水，又无河川径流，而山前平原的地下水的唯一补给是北部巴尔库山之冰雪融化水和大气降水，山区沟谷常年有水，一般流出沟口2～3km即潜入地下，形成地下水。

1.3.1 第四系潜水

一般第四系地层是不含水的戈壁砾石层，厚0～2m，仅局部有不连续的砂质护地中埋藏有潜水，形成土丘，平均厚 2～9m，潜水埋藏极浅，一般 0.8～2m，水量0.36～0.8m3/h。

1.3.2 第三系自由层间水

第三系厚75m，E1和E3为主要含水层，E1厚3～10m，E3厚30m，均为砂砾岩层，以自由层间水存在，静水位很浅，E1静水位距地表6.29m，从CK90孔，E1抽水水位降深2.3m，涌水量 1.05m3/h，单位涌水量 0.45m3/h，渗透系数0.0000448m3/s，E3涌水量0.36m3/h。

1.3.3 侏罗系承压含水层

Ⅰ号含水层：下含煤组岩层，即4号煤层以上老顶砂岩，层厚138m，含水层厚度20～40m，埋藏深度40～253m，具有承压性。

Ⅱ号含水层，上含煤组岩层，即K1、K2 标志层内的砂砾岩层，厚157m，含水层厚10～60m，埋深30～240m，CK90孔水位距地表2～14m。

Ⅲ号含水层：上灰绿层，即K3-K5标志层内的砂砾岩层，厚157m，含水层厚26～67m，埋深16～151m，水位距地表8.20m。

由于补给源距矿区较远，加之F2逆断层的隔水性，煤田内地下水径流十分微弱，可谓弱充水矿床。

弱充水矿床，对煤层气开采有一定抑制作用，因为煤层气的开发中，从解吸、扩散渗流到产水、产气主要通过疏排降压和压力传导实现的，水压低、渗透性差、补给范围远造成疏排效果差，产生动力小，对采气有一定影响。

2 储层特征与含气性

2.1 煤岩类型对煤层含气性的影响

根据三道岭一矿井田精查资料的区内4号煤层的宏观煤岩类型以暗淡型为主，煤层上部以半亮型为主，夹有光亮型煤，中部以暗淡型为主，其中夹有半暗型煤，下部以半亮型煤为主，其中部夹有0.02～0.1m厚的鲕状铁矿泥岩夹矸，其上覆半光亮型煤并含镜煤条带薄泥岩，下部为沥青光泽，质脆的“沥青煤”属半光亮型。

4号煤岩特征为：凝胶化物质占28.94%，半凝胶化物质占29.74%，丝炭化物质39.87%，稳定物质占1.41%，矿物质占3.51%，煤岩类型为丝炭、亮暗煤型。

4号煤的物理性质，暗淡光泽的沥青光泽，水平构造，条带状结构和粒状结构，充填物为盐酸盐类粘土，菱铁矿结核。

4号煤灰分2.20%～21%，平均9.86%，属低灰煤，属不粘结煤，煤级较低，低阶煤的煤层气在国外已有开发先例。其特点是孔隙内比表面积大，有利于煤层气的吸附作用，渗透性好，在压力的作用下储气能力大。

2.2 裂隙与渗透性对含气性的影响

煤层气储层裂隙发育程度是反映煤层中气水等流体的渗透性能的重要参数，决定着煤层气的运移和产出，它主要是通过裂隙网络才能被有效的采出，由内生裂隙（割理）在煤化作用过程中产生的收缩内应力和高孔隙流体压力作用生成。因此，不同的煤岩组成割理的发育程度就不同，从矿区煤岩组成来看，以暗淡型煤为主，煤层的割理密度较小，而煤层的上部和下部以光亮型和半光亮煤为主，割理的密度也相应增加。由于镜煤条带的增加，割理密度也增高，在煤矿开采中半光亮型煤易碎，而暗淡型煤致密、块度较大。由于镜煤灰分低，物理性质均一，内生裂隙发育均匀和在个别煤层中的矿物质对割理的发育有阻碍作用，井下观察中发现小割理一般均止于灰分较高的条带边缘。

从煤层变质程度来看，低煤级不粘结煤—长焰煤割理发育密度较低。从一矿井下观察，在煤层中普遍有充填或半充填现象，充填物多为方解石薄膜，其次为粘土或黄铁矿。充填物表明割理曾经为张开状态，并发生过流体运移，主要是地下热液携带的挥发物热流体，经岩层裂隙到达煤体中冷却而沉淀出方解石脉或薄膜。

另外，构造裂隙或小断层有追踪大型割理发育形成共轭节理，在顶板回风道内，割理走向方位与裂隙和小断层走向几乎一致，说明了这一追踪特征。

由于内生裂隙割理和外生裂隙节理的组合使煤层水的渗透性良好，在开拓上山巷道和石门接近煤层时就开始滴水，掘进底采区运输巷道煤层淋水较大，对施工有一定的影响，这说明煤层的渗透性好，为煤层气储存、解吸后运移形成了良好的通道。

2.3 储层的吸附性与压力作用

煤层气是以吸附方式储集在煤层中，煤层对甲烷的吸附能力，决定了煤层气单位储集量，根据煤炭科学研究院西安分院对哈密4号煤层的吸附性的测定，原煤饱和吸附量V1为12.92～22.62m3/t，平均17.06m3/t，说明该区煤层变质程度虽低，但煤层对甲烷仍有较强的吸附能力。而煤层压力P1为5.77～13.12MPa，平均8.51MPa，明显偏高，压力的作用有使煤层吸附甲烷能力增强。

该地区F1断层以南三道岭向斜煤层埋深较大，约在1000m 以深，若按静水压力推算地层压力可以达到10MPa 以上，而压力高，有利于排水降压、解吸、采气。但随着深度增加，压力加大使煤层的渗透率降低，对气体的流动产生一定的影响。

3 煤层气资源量的估测

3.1 储层含气量

该区的含气量主要根据瓦斯地质编图，从矿井通风部门的瓦斯测定数据分析，4号煤层含气量变化较大，规律不明显，只有在F2断附近有明显增高的迹象，一矿工作面瓦斯含量测定0.89～11.37m3/t，平均6.319m3/t，矿井瓦斯涌出量平均3.5m3/t（在总回风道测定）。

3.2 资源量

根据哈密地区上表探明储量164.4×108t，矿井瓦斯平均涌出量3.5m3/t，估算煤层气储量预计在575×108m3，若按第三次煤田预测储量2000m 以浅是2527.5×108t。煤层气储藏量预计可达到8846.25×108m3，资源量也非常可观。

4 结论

（1）哈密矿区属低阶煤，但储层厚度大，面积广，稳定性好，埋深适中，煤层的吸附性强，孔隙内比表面积大，孔隙发育渗透性好，具有较强的储气能力。

（2）构造与封盖层组合性好，构造以向斜和逆断层为主，构造应力大，盖层岩性以粉砂岩泥岩为主，屏蔽性强，压性构造与屏蔽性封盖属Ⅰ型组合，煤层的含气性属最好型，煤层气的储量丰厚，有一定的开发前景。

（3）西部大开发中的西气东输工程途经哈密，为煤层气的开发利用奠定了基础，解决了煤层气开采中的输运和用气市场的问题，可做补充气源。

（4）由于该区水补给源远、气候干旱少雨、矿床充水性弱，水头压力小对煤层气开采工艺（排水、降压、解吸、产气）有一定的影响。

（5）瓦斯在矿井开采中是三大自然灾害之一（水、火、瓦斯）。瓦斯爆炸事故可导致矿毁入亡，煤层气的采气过程就是提前排放瓦斯，可降低煤层中的瓦斯含量，减少煤矿重大事故的发生。

（6）煤炭开采过程中要排放甲烷到大气中，不但造成大气污染，也是资源的极大浪费。因甲烷的温室效应是二氧化碳的20倍，对臭氧层的破坏是二氧化碳的7倍，对入类生存环境危害极大，随着科技的发展，入们对煤层气利用价值认识的提高，它可由害变宝，为入类带来效益。

总之，煤层气作为新的洁净能源，已受到世界各大产煤国家的重视，“发展煤层气，造福入类”，对推动我国煤层气研究开发具有重大而深远的意义。

参考文献

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[2]李建武，白虹等.2001.煤田地质与勘探.吐哈盆地煤层吸咐性及影响因素.第2期

[3]新疆煤田地质局.1994.新疆维吾尔自治区第三次煤炭资源预测与评价

[4]新疆煤田地质局161队编.1965.哈密三道岭一矿北泉、砂枣泉井田精查地质报告

煤的用途与煤的种类有密切的关系，不同的煤种其用途是不同的，煤的种类与用途大致可以归纳以下几方面。

（一）煤的种类

煤的分类由于依据的主要标准不同，其分类也有差异，分类方法比较多。我这里主要介绍一下按成因分类及实用分类。

按成因分类：按成因分类是依据成煤植物在聚积阶段各种综合因素进行的，主要是根据成煤物质的种类——高等植物还是低等植物；植物遗体的环境和条件——沼泽的积水深浅、水的活动性、氧气供应和微生物活动等情况，还有成煤物质分解转化过程所决定的。

按成煤物质的种类可以分为三类，即高等植物形成的腐植煤；由低等植物形成的腐泥煤；由高等植物与低等植物形成的腐植－腐泥煤。按植物堆积环境和条件以及成煤物质转化过程将煤的成因类型可分为腐植煤和残植煤。腐植煤和残植煤都是由高等植物变成的，腐植煤的原始物质主要由高等植物的木质和纤维素组成，残植煤的原始物质则主要是植物生物化学稳定的组织，如角质层、孢子、树脂物质、树皮的木栓组织等。腐泥煤的物质组成主要是藻类物质变化产物。腐植腐泥煤是腐植煤与腐泥煤之间的过渡类型。自然界大多数的煤是腐植煤，残植煤、腐植－腐泥煤、腐泥煤则比较少见，通常构成腐植煤中的夹层和透镜体，在较少情况下可单独构成煤层。

按实用分类：这种分类方法，首先要对煤的物质组成进行较全面的了解。煤主要由碳、氢、氧、氮等元素构成的有机质和一些矿物杂质和水分等无机物所构成。煤的质量是由煤的主要组分指标及变质程度决定的。确定煤质量的主要指标有水分、灰分、挥发分、焦渣、角质层厚度、发热量、磷、硫、灰成分、灰熔融性、可选性等。

水分：煤中的水分可分外在水分和内在水分两种。外在水分是在采掘、搬运、储存及洗选过程中，存留在煤炭表面和裂隙中的水分。这种水分自然风干即可除去。另一种是内在水分，是吸附和凝聚在煤分子内部的一些细小的毛细孔里的水分。这种水分经自然风干是除不掉的，需在温度达到 100°以上时才能干燥蒸发掉。内在水分与煤的变质程度和风化程度有关。一般来说，煤的变质程度超高，内在水分越少。煤经风化后因疏松吸潮，内在水分又会增加。地质勘探中常采用内在水分作为评价煤质的数据。内在水分和外在水分的总和称为全水分，它是矿井采出来的煤或直接用工农业生产煤的总含水量，通常作为煤炭供销双方评价煤质的依据之一。我们常用的水分指标有全水分，用“mt”表示也常用“Mar”表示；空气干燥基水分，也可以认为是内在水分，常用（Mad）。

灰分：灰分是煤彻底燃烧以后所剩下的残渣。按成因可分为内存灰分和外在灰分两种。外在灰分是来自煤层顶底板和夹矸中的岩石碎块，它与采煤方法的合理与否有很大关系。外在灰分通过洗选后可大部分除去。内存灰分是成煤的原始物质本身所含的无机物，另外也包括沉积时由风和水搬运来的矿物杂质。内在灰分很难通过洗选除去，含有大量内在灰分的煤是非常难选的。常用的指标有空气干燥基灰分（Aad）、干燥基灰分（Ad），也有用收到基灰分的（Aar）。煤的灰分对煤的实用价值影响很大，是评价煤的质量的主要指标之一。冶金用煤的灰分如增加1%，炼铁炉平均要多消耗 2% ～ 2.5% 的焦炭，同时还会使炼铁炉的生产效率降低约 2%。灰分也增加运输上负担，增加运输成本。不同的国家对煤的灰分的指标要求有所不同。我们国家规定，炼焦用煤的灰分最好不超过 10%，动力用煤其指标可适当高一些，只要发热量达到要求就可以。当灰分大于 40% 时就不是煤了。

挥发分：挥发分是煤在与空气隔绝的高温条件下所排出的挥发物质，主要成分为沼气、氢、二氧化碳和其他碳氢化合物等。挥发分含量与煤的变质程度有关，变质程度越高挥发分越少。挥发分可以作各种高发热量的燃料，也可用来制造染料、塑料、炸药以及其他许多化工产品。挥发分是评价煤质，进行煤种分类的主要指标之一。由于挥发分是煤中有机可燃体的一部分，所以在实际生产中，通常是以挥发分占有机可燃体的百分含量为指标。常使用的有空气干燥基挥发分（Vad）、干燥基挥发分（Vd）、干燥无灰基挥发分（Vdaf）和收到基挥发分（Var），其中 Vdaf 是煤炭分类的重要指标之一。

焦渣：煤中除去挥发分后残留在坩埚里的固态物质就是焦渣。它是由灰分和煤中不挥发的有机物质固定炭组成。固定碳的含量，通常是以其占有机可燃体的百分含量表示，其含量随着变质程度增高而增高。不同的煤形成的焦渣特征是不同的，有的焦渣呈粉末状，有的焦渣熔融黏结成块状，强度大。因此，根据焦渣特征可以初步判断煤的黏结性，对估计煤能不能炼焦是有很大意义的。

角质层厚度：角质层厚度是依照炼焦过程，在实验室里用仪器测定的。把有黏结性的煤粉碎成细粒，在密封的条件下加热到一定温度时，煤中有机质受热分解，软化而成角质层，最后结成了块状的焦炭。黏结性好的煤，加热时形成的角质层厚度适当，结成的焦炭熔融黏结成块状。不黏结的煤加热时，就不能产生角质层，也就不能结成焦炭，呈粉末状。一般来说，煤的角质层厚度是随煤的变质程度增加而有规律的变化，变质程度很低或很高的煤，角质层的厚度都很小或等于零，也就是黏结性不好或没有黏结性。角质层厚度能反映煤的黏结性，因此也就成了评价煤质、进行煤的工业分类的重要指标之一。常用 y 或 b 表示。

发热量：煤的发热量是指单位重量的煤完全燃烧时放出的热量。它对评定煤的燃烧价值有很重要的意义。在煤质评价中，通常用煤的低位发热量来评定煤的燃烧价值，即每千克煤在坩埚中燃烧后实际能被选用的热量。煤的发热量大小与煤的可燃元素碳、氢等含量有关，因而也与煤的变质程度有关。一般来说，变质程度越高，发热量越大。但是，当烟煤向无烟煤过渡时，氢的储量明显降低，由于氢在燃烧时产生的热量约等于碳的 4.2 倍，所以某些烟煤的发热量略高于无烟煤。另外，水分和灰分的增多，均可降低煤的发热量。不同的煤种其发热量是不同的，因此煤的发热量用不同的等级表示。

（1）低热值煤，表示为 LQ8.50 ～ 12.50 MJ/kg

（2）中低热值煤，表示为 MLQ12.51 ～ 17.00 MJ/kg

（3）中热值煤，表示为 MQ17.01 ～ 21.00 MJ/kg

（4）中高热值煤，表示为 MHQ21.01 ～ 24.00 MJ/kg

（5）高热值煤，表示为 HQ24.01 ～ 27.00 MJ/kg

（6）特高热值煤，表示为 SHQ>27.00 MJ/kg

注：1cal15（15℃卡）＝ 4.1855J

硫和磷：煤中常含有硫和磷。硫是煤中的有害杂质，煤在燃烧时硫会变成二氧化硫，腐蚀锅炉、管道，污染大气，增加温室效应，空气中的硫多了还会形成酸雨。炼焦时，有一部分硫会转入焦炭，用含硫高的焦炭炼铁，会降低钢铁的质量。钢铁中的硫分超过一定限额，就会使钢铁变脆，强度降低。煤中的无机硫主要是黄铁矿硫，常常呈细脉充填在煤的裂缝中，或者结核状夹在煤层中，对这部分硫可以通过机械洗选的方法剔除。均匀地分散在煤中的有机硫则很难选除掉。煤中的硫分是评价煤质的极其重要的指标。在实际的生产中通常是以绝对干燥煤样的总含硫量为指标来评价煤的质量的。我国规定，凡是工业用煤必须先经过洗选，尽量降低硫的含量；含硫量大于 3% 的煤就不能开采。常用的指标有空气干燥基全硫（St，ad）、干燥基全硫（St.d）及收到基全硫（St，ar）。

可选性：上面已讲过，煤中的灰分、硫分、磷分等，对煤的加工利用都是有害杂质。为了降低煤中的有害杂质，提高煤的质量，特别是提高炼焦用煤的质量，就需要对原煤进行洗选。对于直径大于 50 毫米的矸石和黄铁矿等杂质，可以用人工手选，颗粒小于 1 毫米的粉煤，则可采用浮选方法进行选煤。煤中矿物的颗粒大小和分布状态，直接影响着煤的洗选难易程度，这就是煤的可选性。煤的可选性是评价煤质，特别是评价炼焦用煤质量的重要指标之一。

灰成分和灰熔融性：灰成分是煤灰分中的矿物成分，灰熔融性是煤的灰分在不同温度下发生变形、软化和熔化状态。它们也是影响煤的用途的重要指标之一。

另外，煤中的有害有毒元素对煤的质量和用途也有较大的影响，如砷、汞和放射性铀等，若其含量超标，会对人体健康产生大的影响。

依据上述煤质量的各种指标，结合煤的变质程度和用途，就可以对煤进行实用性分类。我国煤的分类是根据煤的煤化度，将我国所有的煤分为褐煤、烟煤和无烟煤三大煤类。又根据煤化度、煤质组分和工业利用的特点，将褐煤分成 2 个小类，无烟煤分成 3 个小类。烟煤比较复杂，按挥发分分为 4 个档次，按黏结性可以分为 5 个或 6 个档次。主要类型是褐煤、长焰煤、不粘煤、弱粘煤、1/2 中粘煤、气煤、气肥煤、肥煤、1/3 焦煤、焦煤、瘦煤、贫瘦煤、贫煤、无烟煤。其中褐煤的变质程度最低，无烟煤的变质程度最高。长烟煤到气煤是低变质烟煤，肥煤到焦煤是中变质烟煤，瘦煤、贫煤和无烟煤是高变质煤。

褐煤的特点是光泽暗淡，内生裂隙不发育，有干缩裂纹，腐殖酸含量高，发热量低。是低热值燃料和制作化肥的原料。

长焰煤、不粘煤、弱粘煤和中粘煤的共同特点是韧性大，光泽较弱，内生裂隙很少，燃烧焰长，不结焦，是燃烧锅炉、化工、制油的最佳煤种。气煤除上述性质和用途外，还具有膨胀熔融结渣，有时有气体喷出的现象。气煤有一定的结焦性，还可以作为炼焦配煤。

肥煤和焦煤的共同点是具有玻璃光泽，内生裂隙发育，性脆易破碎。膨胀熔融黏结性好，焦渣有光泽，是炼焦的最佳原料。

瘦煤光泽强，微膨胀熔融，燃烧时烟淡焰短难着火，可做炼焦配煤。

贫煤具有金刚光泽，不膨胀熔融，燃烧时烟淡焰短难着火，适合燃烧锅炉和化工用煤。

无烟煤具有似金刚光泽，致密坚硬，比重较大，燃烧时不易着火，无烟几乎无焰，可做化工用煤和民用燃煤。

（二）煤的主要用途

早在几千年前，劳动人民就发现了煤可以燃烧，可以用来燃烧取暖、做饭和冶铁。蒸汽机发明后，煤成为机器动力的主要燃料。后来，煤又用来炼焦、发电、制作电石、煤气等。现在，煤仍然是主要的能源。我国的一次性能源结构中煤占到 70% 左右。有专家预测，近期内这种能源结构不会有大的改变。当前煤的主要用途是发电、炼焦、供热取暖和民用燃烧，但煤气化、煤液化、煤化工等煤的综合利用也在迅速地发展。

动力用煤：动力用煤是煤的主要用途，它是把煤作为燃料用来燃烧锅炉取暖、发电和作为蒸汽机车的动力等。因为动力用煤主要是燃烧，所以任何牌号的煤都可以用来作燃料取得热源。

煤焦化：煤焦化就是用煤炼焦。它是将煤在隔绝空气的密闭炼焦炉内加热，得到的是焦炭、煤焦油和焦炉气三种原料。这三种原料经进一步加工处理可以得到一系列的煤化工产品。高温炼焦可以获得大约 78% 的焦炭，4% 的焦油，18% 的焦炉气。焦炭的主要用途是炼铁，其次是用于化肥工业。焦炭经进一步加工可制成合成氨、电石等。电石还可以再制成塑料、合成纤维、合成橡胶、合成化工产品等。煤焦油是煤焦化的副产品，是一种黑色黏稠状液体，主要成分是芳香族化合物。它的用途更加广泛，可以制成轻油、酚油、萘油、洗油、蒽油、沥青等。用这些产品还可以制成苯、农药、炸药、染料、油漆、二早酚、聚乙烯稳定剂、合成材料等。焦炉气是很好的气体燃料和宝贵的化工原料，可作为冶金工业燃料、民用煤气，也可以制作氨、粗苯、氢、甲烷、乙烯、硫化氢及各种化工产品。如果一个焦化厂每小时能生产 15000 立方米焦炉气作为化工原料，则一年可以生产 55000 吨尿素或 70000 吨硝铵，16000 吨甲醇，2500 吨乙烯。因此焦化厂焦炉气的综合利用对发展农业、冶金工业和化学工业都具有重要的意义。

煤气化：煤气化是在高温有氧的情况下，将煤中的有机质转变成为含有一氧化碳、沼气、氢气等煤气的过程。煤气是一种极好的工业和民用燃料，用煤气作燃料比直接烧煤的效率高一倍多，气体燃料还有一系列优点，如燃烧完全、使用和输送方便等。因此，煤气已广泛用于冶金工业，机械工业、化学工业、建筑材料工业以及城市中的民用燃料。煤气中的一氧化碳和氢气可合成甲醇、醛、酮、酸、饱和烃、烯烃、芳香烃、合成氨等，所以，煤气也是重要的有机化学工业原料。

煤气化有地面气化和地下气化。地面气化是利用煤气发生炉把煤变成煤气。地下气化是在地下直接把煤层燃烧气化，再把煤气从地下输送到地面利用。

在地面用煤和焦炭等固体原料生产煤气的方法很多，大体可归纳为两类。一类是固体原料的气化，将煤或焦炭在有高温和气化剂的条件下转化为气体。又根据气化所用的固体原料种类不同以及固体原料在气化炉中存在的状态不同，制气的方法又分为固定层气化法和沸腾层气化法两种。另一类是固体原料的干馏，它是煤的有机质热解为气体的方法，这是生产城市煤气的常用方法。

固定层气化法是气化的固体在煤气发生炉中基本是固定的。发生炉煤气的气化过程是在固定层煤气发生炉中进行的，从煤气发生炉的底部通入空气和少量的水蒸气，从炉顶加入煤或焦煤，使气体和煤在 700℃～ 800℃以上的高温下发生剧烈的化学反应生成煤气。发生炉煤气用于炼钢炉、玻璃窑炉、炼焦炉等的加热，也可与水煤气混合作为制造合成氨、甲醇的原料气。水煤气是水蒸气与炽热的无烟煤工焦煤作用的产物。水煤气是制造合成氨的主要原料气。

沸腾层气化法是从炉底以高速通入气化剂，使气化炉中的细粒状煤处于浮动的状态，很像液体的沸腾，故称为沸腾层气化法。沸腾层气化法是直接对小于 10 毫米的煤粒进行连续气化的方法。

煤液化：煤液化是把煤由固体状态变为液体状态的过程。煤液化可以是直接液化，也可以是间接液化。

煤的直接液化可以通过低温干馏和加氢液化。煤的加氢液化是将煤、催化剂和重油混合在一起，在 380℃～ 550℃的高温、200 ～ 700 个大气压高压氢之下，使煤中的有机质几乎全部转化为液体和气体产物，进一步加工得到汽油、柴油等液体燃料。低温干馏是将煤通过内热式发生炉变成焦油产物，进一步加工为液体燃料和化工产品。

煤的间接液化是将煤先进行气化，进一步加工成为液体燃料的过程。

煤化工：煤化工就是将煤制成化工产品的方法。煤制化工产品的方法很多。通常是把煤先进行气化或液化，再进一步加工成化工产品。也可以先把煤加工成电石，再转化成为化工产品。

煤的综合利用：煤中的有益元素很多，煤灰中可以提取锗、镓、铀、钒等重要的稀有分散元素、放射性元素，这些元素是国防工业的原料。煤中还共生具有巨大开发价值的煤层气。煤灰还可以制造水泥、改良土壤等。煤灰的综合利用是煤综合利用的一个重要方面。

煤中锗和镓的利用：锗是半导体和电子工业重要的原料之一。锗在地壳中很少呈单独矿物出现，主要作为伴生组分存在于铅锌矿和煤层中。锗的提取工艺简单，主要从煤灰中和烟尘中提取。煤中的锗一般品位不高，但分布广泛，是锗矿床的主要成矿类型。煤中的锗含量达到每吨煤中 20 克就可以回收。新疆的伊犁、青河等煤矿的煤层中都含有锗和镓。

煤中铀的利用：铀在煤中主要以含铀的有机化合物存在，是铀矿床的重要工业类型之一，一般要求煤中伴生铀的工业品位为 0.02%。煤中铀的富集一是在泥炭堆积阶段，含铀的水溶液注入泥炭沼泽后，被腐殖酸强烈吸附所致。二是地下水的淋滤作用把铀带到煤层中。铀在煤中的富集主要是由于腐殖酸吸附铀离子变为金属有机络合物，或者作为还原剂把铀离子转变为不溶状态，固定于有机组分中。铀通常也存在于煤层顶底板的砂岩中，局部可富集出现。新疆的侏罗纪含煤地层常出现铀的富集区，在伊犁南部、吐鲁番地区等地的含煤地层中，铀的含量已达到工业品位。目前，利用地浸法开采煤系地层的低品位铀取得很好的效果。

煤中钒的利用：钒主要用于钢铁工业炼制优质合金。自然界钒的分布很分散，常与其他元素伴生形成含钒矿床。钒在煤系地层中的富集，与海生浮游生物和底栖生物成因的有机质密切相关，所以由浅海藻类聚集形成的腐泥煤中钒含量较高。钒在煤层中主要呈金属有机络合物形式存在，一般来说有机质含量越高钒含量就越富集。煤系地层中有时存在含钒砂岩，钒和铀经常共生形成钒钾铀矿。

煤层气的开发利用，近些年无论在国际上还是在国内，都发展得很快，可以说一个新兴的产业正在兴起，将在能源结构中占有很重要地位。这里只提一下，将煤的情况讲完后专门详细介绍。

（三）开采煤要注意保护资源和环境

煤是不可再生资源，用完了就没有了，因此要十分珍惜爱护煤炭资源。煤的开采要合理规划、统筹安排；选择先进合理的采煤方法，提高煤资源回收率，充分利用薄煤层；以科学发展观为指导，建立循环经济产业链，充分地利用煤炭资源的各种使用效能，提高煤的利用效率。

煤的开采利用对环境会产生一定的影响，因此在开采和利用煤炭资源时要特别注意环境的保护。煤矿开采中由于地下挖空塌陷，常会在地面上形成裂缝、塌陷坑、岩体滑移、山体滑坡等地质灾害，对森林、草原和农田造成危害甚至造成严重破坏；煤矿开采排出的瓦斯、二氧化碳和一氧化碳等废气能污染大气，增加温室效应；排出的硫化氢气体还可以形成酸雨，对人、生物、农作物产生严重危害；排出的废水可以污染环境及地下水；排出的粉尘、矸石可以污染大气、周围环境。炼焦排放的煤烟、工业锅炉和民用锅炉排放的烟尘可以污染大气；煤液化、煤化工也能形成大量废气和废水，污染环境。但是，上述煤开采利用中存在对环境的各种不利影响和危害，只要采取切实有效的措施，是可以大大降低其影响程度的，甚至可以完全避免其危害。关键是在开采和利用煤矿时要牢固地树立环境意识，要把保护环境贯穿在开采利用的全过程，采取切实有效的措施，防止对环境的影响和危害，做到煤尽其用，物有所归，环境良好，人与自然和谐相处。